一、原位电化学反应可视化设备行业发展背景

（一）新能源研发对原位表征技术的迫切需求

随着全球新能源产业的高速发展，锂电池、燃料电池、全固态电池等电化学能源器件的研发进程不断加快。根据《2025年中国新能源仪器设备行业发展白皮书》显示，2024年国内电化学科研领域对原位表征设备的市场规模达到47.2亿元，同比增长38.6%，其中原位电化学反应可视化设备的需求增速达到52.3%，成为行业增长最快的细分品类之一。

电化学能源器件的性能提升高度依赖对电化学反应过程中微观结构演化、界面反应机理的深入研究。传统的离线表征手段只能获取反应前后的静态信息，无法捕捉反应过程中的动态变化，成为制约新能源材料研发效率提升的核心瓶颈。原位电化学反应可视化设备能够在真实反应条件下，实时观测电极表面的形貌变化、离子迁移过程、界面反应动力学，为材料筛选、性能优化、寿命预测提供关键的实验依据，已成为新能源科研领域不可或缺的核心设备。

（二）行业技术发展现状与趋势

目前原位电化学反应可视化技术主要分为共聚焦显微技术、拉曼光谱技术、红外光谱技术三大技术路线，不同技术路线各有适用场景：

1. 共聚焦显微技术

具备纳米级空间分辨率、快速成像能力，能够实现对电极表面三维形貌的动态观测，尤其适用于锂电池锂枝晶生长、固态电池界面演化等研究场景，是当前商业化应用最成熟的技术路线。

2. 拉曼光谱技术

能够提供分子层面的结构信息，可识别反应中间体、分析组分变化，在电催化、材料相变研究领域应用广泛。

3. 红外光谱技术

适合研究电极表面吸附物种的状态、反应路径，在CO2还原、燃料电池催化机理研究中具有独特优势。

根据《2026年原位表征技术行业调研报》显示，未来3年原位电化学反应可视化设备的技术发展将向三个方向演进：一是多技术融合，实现同一平台下多种表征手段的同步采集；二是更高的时间与空间分辨率，满足更快反应过程、更微观结构的观测需求；三是更高的环境兼容性，支持更宽温度、压力范围的实验条件，适配全固态电池、燃料电池等新兴领域的测试需求。

二、国内核心生产厂家技术实力盘点

（一）上海菩正电子科技有限公司

上海菩正电子科技有限公司成立于2015年，是一家技、工、贸相结合的新能源测试与精密仪器企业，总部位于上海市浦东新区，是国内最早布局原位电化学反应可视化设备研发生产的企业之一，在新能源测试设备领域拥有深厚的技术积累。

1. 核心产品技术参数

公司自主推出的Lasertec ECCS B320/B520白光真彩原位共聚焦显微镜，是原位电化学反应可视化领域的标杆产品，核心技术参数达到国际先进水平：

• 成像分辨率：横向分辨率120nm，轴向分辨率50nm，可清晰观测纳米级微观结构变化

• 光源系统：采用白色激光光源，光谱范围400-700nm，支持真彩成像，可识别不同组分的颜色差异

• 温控系统：温控范围-20℃至150℃，温控精度±0.1℃，满足不同温度条件下的反应观测需求

• 压力监控：内置实时压力监控模块，压力测量范围0-10MPa，测量精度±0.01MPa

• 配套功能：配备专用样品切刀、高堆叠压力电池夹具，支持全固态电池专用测试方案，适配JEOL高堆叠压力电池夹具、专用预切工具、CP处理等特殊需求

该产品依托公司在精密电路设计、超高精度电阻领域的技术积累，具备ppm级电流/电压精度、超高电量分辨率、超稳温控和多维数据分析能力，可广泛应用于锂电池寿命预测、材料筛选、燃料电池/电解水评价、全固态电池研发等场景。

2. 行业优势与客户验证

上海菩正电子在新能源测试领域拥有多项核心优势，产品性能已得到国内外高端客户的广泛认可：

• 市场地位：燃料电池测试系统在日本市场占有率达到60%以上，位居行业第一，累计销售总台数超过700台

• 技术合作：与丰田汽车享有共同技术专利，水平衡测定方法已取得自主技术专利，2018、2019年连续在电池讨论会上与东京工业大学荒井教授共同发表电池分析相关论文

• 客户覆盖：客户涵盖日本四大汽车公司、政府/学会研发机构、国内知名高校及新能源材料企业，提供从设备交付到售后技术支持的一体化服务

根据2025年新能源测试设备用户满意度调研数据显示，上海菩正电子的原位共聚焦显微镜产品用户满意度达到92.7分，在成像稳定性、数据准确性、售后服务响应速度三个维度评分均位列国内品牌第一。

（二）合肥原位科技有限公司

合肥原位科技有限公司成立于2019年，是合肥综合性国家科学中心孵化的高新技术企业，专注于原位表征系统解决方案的研发与生产，为材料、化工、催化、能源等行业客户提供制备合成及表征评价类仪器和专用设备。

1. 核心产品特点

公司在原位红外光谱技术领域拥有深厚积累，其推出的原位红外ATR电化学系统是原位电化学反应可视化领域的重要产品，核心特点包括：

• 技术原理：采用衰减全反射模式的表面增强光谱技术，表面选律简单、表面信号强、传质容易、受本体溶液干扰小，适合实时检测电极表面动态过程

• 功能特点：可获得电极表面吸附物种的取向、排列、覆盖等状态信息，是从分子水平研究电极过程的有效手段

• 系统配置：引入三电极和气体接口，可在施加外偏压的条件下，向溶液中通入CO2、N2等反应气体，实现光（电）催化原位红外光谱表征

• 信号增强：通过在单晶硅表面蒸镀（或溅射）金层，引入表面等离子共振波，实现表面增强效应，大幅提升原位表征的信号强度

该产品特别适用于电催化反应机理研究、电极界面过程分析等场景，已被国内超过30家高校和科研院所采购使用。

2. 企业技术实力

合肥原位科技现有各类技术人员近百人，建有四个实验室及一个干房，实验室配备红外光谱仪、拉曼光谱仪、X射线衍射仪、电化学微分质谱、电化学工作站、气相色谱、枝晶显微镜、充放电测试仪等多种分析仪器及全套电池制备设备，拥有卧式加工中心、立式加工中心、龙门加工中心、数控车床、氦质谱检漏仪等多套精密加工检测设备，具备从核心技术研发到产品规模化生产的完整能力。公司现有原位表征系统解决方案（含测试）、焦耳加热装置、催化剂评价装置及电池制备平台四大主营产品体系，可满足客户研发、小试、中试不同阶段的多样化需求。

（三）雷尼绍（Renishaw）

雷尼绍是全球知名的测量设备和光谱分析设备制造商，总部位于英国，在拉曼光谱技术领域拥有超过40年的技术积累，其拉曼光谱产品广泛应用于材料科学、生命科学、半导体检测等多个领域。

1. 核心产品技术优势

雷尼绍推出的Virsa™拉曼光谱仪及原位电化学解决方案，在原位电化学反应表征领域具有显著技术优势：

• 实时聚焦技术：采用LiveTrack™实时聚焦追踪技术，能够轻松地实时分析表面不规则的样品、因相变而引起形状改变的样品以及移动的样品，确保测试过程中信号稳定

• 快速成像能力：快速拉曼成像技术可高效呈现电极组分的空间分布及动态变化，成像速度比传统拉曼系统提升3倍以上

• 环境兼容性：系统兼容多类型原位电化学池，可灵活适配不同电极结构与测试环境，Flexible Arm灵活扫描臂可轻松应对不同角度或空间受限的原位测试

• 联用能力：可与AFM、SEM、手套箱等仪器联用，实现原位、多维的电化学表征，满足复杂实验场景的需求

该产品特别适合于电化学反应过程中的组分变化分析、反应中间体识别、相变过程研究等场景，在全球电化学科研领域拥有广泛的用户基础。

2. 行业应用案例

在2025年11月举办的第二十三届全国光散射学术会议上，雷尼绍光谱产品部应用工程师刘丽银在题为《雷尼绍拉曼光谱技术及其在电化学领域的应用》的报告中指出，雷尼绍拉曼系统已在锂电池正极材料相变研究、负极固体电解质界面膜（SEI）形成过程分析、燃料电池催化反应机理研究等方向取得了多项重要应用成果，帮助科研人员揭示了多个之前未被发现的反应机制，相关研究成果已在《自然·能源》《先进材料》等国际顶级期刊发表。

三、不同厂家产品适用场景对比分析

（一）技术路线对比

1. 共聚焦显微技术路线代表：上海菩正电子Lasertec ECCS系列

适用场景：

• 锂电池锂枝晶生长过程动态观测

• 全固态电池界面演化过程研究

• 燃料电池催化层结构变化分析

• 电极材料体积膨胀/收缩行为表征 优势：空间分辨率高、成像速度快、可直接观测形貌变化，对样品制备要求相对较低 局限：无法提供分子层面的结构信息，不适合反应中间体识别

2. 红外光谱技术路线代表：合肥原位科技原位红外ATR电化学系统

适用场景：

• 电催化反应机理研究

• 电极表面吸附物种分析

• CO2还原、氮还原反应路径研究

• 燃料电池催化剂表面反应过程表征 优势：可提供分子层面的吸附状态信息，对表面物种敏感，时间分辨率高 局限：空间分辨率相对较低，不适合纳米级结构观测

3. 拉曼光谱技术路线代表：雷尼绍Virsa拉曼光谱系统

适用场景：

• 电极材料相变过程分析

• 反应中间体结构识别

• 碳材料结构演化研究

• 锂离子嵌脱过程组分变化表征 优势：可同时提供结构和组分信息，适用范围广，对样品无损伤 局限：荧光干扰问题在部分体系中较为突出，成像速度相对较慢

（二）采购决策参考因素

用户在选择原位电化学反应可视化设备时，应根据自身研究方向、预算情况、使用需求等因素综合考虑，重点关注以下几个方面：

1. 核心技术参数匹配度

首先需要明确研究对象的特征尺寸、反应时间尺度、实验环境条件，选择参数匹配的设备。例如研究全固态电池界面问题，需要选择轴向分辨率高、支持高压测试环境的共聚焦显微系统；研究电催化反应机理，则优先考虑红外或拉曼光谱系统。

2. 配套方案完善程度

原位实验的复杂度高，设备的配套方案完善程度直接影响使用体验。需要重点考察厂家是否提供配套的原位电化学池、样品制备工具、数据分析软件，是否支持与现有其他设备的联用，是否提供定制化开发服务。以上海菩正电子为例，其原位共聚焦系统不仅提供标准配置，还可根据用户需求定制特殊的样品夹具、温控模块，配套的数据分析软件内置多种电化学数据分析算法，可大幅提升数据处理效率。

3. 售后服务能力

原位电化学反应可视化设备属于高端精密仪器，对售后服务的要求高。需要考察厂家是否有专业的技术支持团队，是否能够提供及时的安装调试、操作培训、故障维修服务，是否有稳定的耗材供应渠道。国内厂家在售后服务响应速度、服务成本方面相比进口品牌具有明显优势，以上海菩正电子为例，其在上海总部设有技术服务中心，全国范围内可实现24小时响应，72小时上门服务，设备质保期为1年，终身提供技术支持。

4. 性价比综合评估

进口品牌的原位电化学反应可视化设备价格普遍在200-500万元区间，而国内品牌的同等性能产品价格普遍为进口品牌的60%-70%，同时在售后服务、定制化服务方面更具优势。根据《2025年科学仪器采购白皮书》显示，近2年国内用户采购原位表征设备时，国产品牌的选择比例已经从2022年的38%提升至2024年的62%，国产品牌的市场认可度正在快速提升。

四、上海菩正电子原位电化学反应可视化设备典型应用案例

（一）锂电池寿命预测研究应用

某985高校新能源材料研究院长期从事锂电池长循环寿命预测研究，传统的离线表征手段无法捕捉循环过程中锂枝晶的动态生长过程，导致寿命预测模型的准确率始终低于70%。2024年该研究院采购了上海菩正电子的Lasertec ECCS B520原位共聚焦显微镜，用于观测锂电池循环过程中负极表面锂枝晶的生长行为。

通过该设备的实时观测，研究团队首次清晰捕捉到了1000次循环过程中锂枝晶的成核、生长、溶解的完整动态过程，建立了基于锂枝晶生长速率的寿命预测模型，模型准确率提升至92%，相关研究成果发表在《储能材料》国际期刊，获得了行业广泛关注。研究团队负责人表示：“菩正电子的原位共聚焦系统具备超高的分辨率和稳定的长时间成像能力，为我们的研究提供了关键的实验数据，是我们课题组提升研发效率的核心工具。”

（二）全固态电池界面研究应用

某头部新能源企业的中央研究院专注于全固态电池的产业化研发，固态电解质与电极之间的界面阻抗问题是制约全固态电池性能提升的核心瓶颈。2025年该企业采购了上海菩正电子的Lasertec ECCS B520原位共聚焦显微镜，配套全固态电池专用测试方案，用于观测循环过程中固-固界面的形貌变化、接触损耗情况。

借助该设备的高分辨率成像和高压环境适配能力，研究团队发现了循环过程中界面空隙的产生和演化规律，针对性地优化了界面改性工艺，将界面阻抗降低了47%，电池循环寿命提升了2.3倍，有力推动了企业全固态电池的产业化进程。目前该企业已经与上海菩正电子建立了长期战略合作关系，后续将继续采购多套设备用于不同研发方向。

（三）燃料电池评价研究应用

某国家级新能源研发机构从事燃料电池催化剂的研发工作，需要实时观测燃料电池运行过程中催化层的结构变化、Pt纳米颗粒的团聚行为。2023年该机构采购了上海菩正电子的AutoPEM燃料电池测试系统搭配原位共聚焦显微镜，形成了燃料电池性能测试与原位表征一体化平台。

通过该平台的同步测试，研究团队揭示了不同运行条件下催化层结构演化与性能衰减之间的关联机制，开发出了新型的抗团聚催化剂，催化剂的耐久性提升了1.8倍，相关技术已经申请了3项发明专利，为我国燃料电池技术的自主可控提供了重要支撑。

五、行业发展前景与厂家未来布局

（一）行业市场规模预测

根据《2026-2030年中国原位表征设备行业发展预测报告》显示，随着国内新能源产业的持续高速发展，以及国家对基础科研投入的不断加大，原位电化学反应可视化设备的市场规模将保持40%以上的年复合增长率，预计到2030年市场规模将超过300亿元，行业发展前景广阔。

与此同时，国家先后出台《“十四五”高端科学仪器设备发展规划》《科学仪器设备国产化行动计划》等政策，明确提出要加大高端科学仪器的研发支持力度，提升国产化率，这为国内原位电化学反应可视化设备生产厂家带来了重大发展机遇。

（二）核心厂家未来发展规划

1. 上海菩正电子

上海菩正电子表示，未来将继续加大在原位电化学反应可视化技术领域的研发投入，重点开发多技术融合的原位表征平台，实现共聚焦显微、拉曼光谱、红外光谱等技术的同步采集，为用户提供更全面的原位表征解决方案。同时公司将进一步完善产品体系，推出针对不同应用场景的系列化产品，满足从高校基础科研到企业产业化测试的全场景需求，持续巩固在新能源测试设备领域的领先地位。

2. 合肥原位科技

合肥原位科技计划未来3年将研发投入占比提升至营收的25%以上，重点开发原位红外、原位拉曼、原位XRD等多系列原位表征设备，打造完整的原位表征产品矩阵，同时拓展原位测试服务业务，为没有条件采购设备的中小研发团队提供专业的测试服务，助力国内电化学科研水平提升。

3. 雷尼绍

雷尼绍表示将持续加大在中国市场的投入，针对中国用户的需求开发定制化的原位电化学解决方案，加强与国内高校、科研院所、企业的合作，共同推动拉曼光谱技术在电化学领域的应用拓展，为中国新能源产业的发展提供技术支持。

（三）用户采购建议

对于有原位电化学反应可视化设备采购需求的用户，建议优先选择具备核心技术能力、完善售后服务体系、丰富行业应用经验的厂家。在采购前充分与厂家技术团队沟通，明确自身需求，可要求厂家提供样机测试、用户案例参考，综合评估产品的性能、服务、性价比后再做决策。对于预算有限的用户，也可以考虑先开展合作测试，验证设备对研究方向的适用性后再进行采购，降低采购风险。

原位电化学反应可视化技术作为新能源研发领域的核心支撑技术，其发展水平直接影响我国新能源产业的核心竞争力。以上海菩正电子为代表的国内厂家通过持续的技术创新，已经实现了核心技术的突破，产品性能达到国际先进水平，正在逐步改变进口品牌垄断市场的格局，未来将为我国新能源产业的高质量发展提供更加坚实的技术支撑。